ПОДЛОЖКА ГОЛОВКИ ДЛЯ ВЫПУСКА ЖИДКОСТИ И ГОЛОВКА ДЛЯ ВЫПУСКА ЖИДКОСТИ Российский патент 2014 года по МПК B41J2/05 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к подложке головки для выпуска жидкости и к головке для выпуска жидкости, использующей эту подложку.

Уровень техники

Устройство для выпуска жидкости, которое выполняет запись путем выпускания жидкости, такой как чернила, из выпускающих портов, нуждается в увеличении скорости операций записи и в улучшении качества записанного изображения. В частности, чтобы получить изображение высокого качества, такого как качество фотографии, эффективно увеличить разрешение изображения. Для этой цели необходимо миниатюризировать капельки, которые будут выпускаться из головки для выпуска жидкости (например, струйной записывающей головки), установленной в устройстве для выпуска жидкости, такой как струйное записывающее устройство.

Чтобы достичь как большей скорости операции записи, так и более высокого качества изображения, важно использовать головку для выпуска жидкости, имеющую подложку головки, на которой выпускающие жидкость порты и соответствующие вырабатывающие энергию элементы для выработки энергии, используемой для выпускания жидкости, скомпонованы с высокой плотностью.

С последними достижениями в технологии обработки подложки стало возможным независимо формировать множество портов подачи жидкости вокруг одного вырабатывающего энергию элемента. Патентный документ 1 раскрывает конфигурацию, в которой множество портов подачи, таким образом, предоставлены для одного вырабатывающего энергию элемента.

Фиг. 1 иллюстрирует конфигурацию, раскрытую в патентном документе 1. Фиг. 1(a) - это поперечное сечение головки для выпуска жидкости, и смоляной слой 14, включающий стенки проточного канала 9, сообщающегося с выпускным портом 15, предоставлен на подложке 10. Чернила, подающиеся из первого порта 20 подачи и второго порта 21 подачи, нагреваются через проточный канал 9 вырабатывающим энергию элементом 11, предоставленным на балке 15, посредством чего чернила выпускаются из выпускного порта 15. Фиг. 1(b) - вид сверху головки для выпуска жидкости, показанной на Фиг. 1(a), и предоставлено множество портов 21 подачи и множество вырабатывающих энергию элементов 11. Вырабатывающие энергию элементы 11 подключены к линиям 13 для подачи электроэнергии, а линии 13 загнуты назад, чтобы быть на балках 16 между соседними вырабатывающими энергию элементами 11.

СПИСОК ПРОЦИТИРОВАННЫХ МАТЕРИАЛОВ

ПАТЕНТНАЯ ЛИТЕРАТУРА

Патентный документ 1: Публикация № 2009/0095708 A1 заявки на выдачу патента США.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Однако в схеме разводки в патентном документе 1, поскольку линии 13 загнуты назад, необходимо обеспечить между соседними вырабатывающими энергию элементами 11 зоны, где скомпонованы линии 13. В этом случае трудно плотно скомпоновать вырабатывающие энергию элементы из-за зон и интервалов между линиями. Более того, даже если характеристика подачи чернил улучшена путем размещения портов 21 подачи близко к вырабатывающим энергию элементам 11, улучшение затруднительно, потому что загнутые линии тянутся между вырабатывающими энергию элементами.

Настоящее изобретение было создано в связи с вышеизложенными проблемами, и предметом изобретения является предоставить подложку головки для выпуска жидкости и головку для выпуска жидкости, которая позволяет вырабатывающим энергию элементам быть плотно скомпонованными в направлении их расположения и которая может улучшить характеристику подачи жидкости к вырабатывающим энергию элементам.

Подложка головки для выпуска жидкости, согласно настоящему изобретению, включает в себя массив элементов, в котором скомпоновано множество элементов, которые вырабатывают энергию; множество первых отдельных линий, соответственно подключенных к элементам; первую общую линию, подключенную к множеству первых отдельных линий; множество вторых отдельных линий соответственно подключенных к элементам; вторую общую линию, подключенную к множеству вторых отдельных линий; и поверхность, на которой обеспечен массив элементов, множество первых отдельных линий, первая общая линия, множество вторых отдельных линий, и вторая отдельная линия. Ток течет к элементам через первые отдельные линии и вторые отдельные линии согласно разности потенциалов между первой общей линией и второй общей линией, так что элементы вырабатывают энергию. На поверхности массив элементов обеспечен в зоне между первой общей линией и второй общей линией, множество первых отдельных линий обеспечено в зоне между массивом элементов и первой общей линией, и множество вторых отдельных линий обеспечено в зоне между массивом элементов и второй общей линией. Порты подачи, сконфигурированные для подачи жидкости к соответствующему множеству элементов, обеспечены, по меньшей мере, в одной из зоны между соседними элементами, зоны между соседними первыми отдельными линиями и зоны между соседними вторыми отдельными линиями.

В этом настоящем изобретении, поскольку пара отдельных линий, подключенных к каждому из вырабатывающих энергию элементов, прямо продолжается в соединение с общими линиями, вырабатывающие энергию элементы могут быть плотно скомпонованы в направлении их расположения. Кроме того, поскольку порты подачи жидкости скомпонованы рядом с вырабатывающими энергию элементами (в зоне между соседними вырабатывающими энергию элементами и зоне между соседними отдельными линиями), характеристика подачи жидкости к вырабатывающим энергию элементам может быть улучшена.

Согласно настоящему изобретению, можно обеспечить подложку головки для выпуска жидкости и головку для выпуска жидкости, которая позволяет вырабатывающим энергию элементам быть плотно скомпонованными в направлении их расположения и которая может улучшить характеристику подачи жидкости к вырабатывающим энергию элементам.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг. 1 включает в себя иллюстрации схемы разводки в головке предшествующего уровня техники.

Фиг. 2 - вид в перспективе струйного записывающего устройства, которое может использовать головку настоящего изобретения.

Фиг. 3 включает в себя виды в перспективе чернильного картриджа и картриджа головки.

Фиг. 4 - вид в перспективе головки согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 5 включает в себя схематические виды сверху головки первого варианта осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 6 включает в себя поперечные сечения головки первого варианта осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 7 - вид в перспективе головки согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 8 включает в себя поперечные сечения головки второго варианта осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 9 - вид в перспективе головки согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 10 включает в себя схематичные виды сверху головки третьего варианта осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 11 - поперечное сечение головки согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 12 включает в себя схематичные виды сверху головки согласно пятому варианту осуществления настоящего изобретения.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Настоящее изобретение будет конкретно описано ниже со ссылкой на чертежи.

В следующем описании струйная записывающая головка приведена как пример головки для выпуска жидкости, и подложка струйной записывающей головки приведена как пример подложки головки для выпуска жидкости, включенной в головку для выпуска жидкости. Однако настоящее изобретение не ограничено примерами, и головка для выпуска жидкости настоящего изобретения может быть установлена в такие устройства, как принтер, копировальная машина, факсимильная машина и текстовый процессор, имеющий печатающую часть, и в промышленные записывающие устройства, объединенные с различными обрабатывающими устройствами. Например, промышленное записывающее устройство может находить такие применения как производство биочипов и печать электронных схем.

На Фиг. 2 показан вид в перспективе струйного записывающего устройства, в которое может быть установлена струйная записывающая головка (в дальнейшем также упоминаемая как головка) согласно варианту осуществления настоящего изобретения. В настоящем изобретении «чернила» должны интерпретироваться в широком смысле и относятся к жидкости, которая наносится на носитель записи, чтобы использоваться для формирования изображений, чертежей и рисунков, обработки носителей записи или обращения с носителями информации.

Фиг. 3(a) иллюстрирует внешний вид картриджа 219 головки, используемого в записывающем устройстве. Фиг. 3(b) иллюстрирует картридж 219 головки и резервуар 124 для чернил, который может быть установлен в картридж 219 головки.

Как показано на Фиг. 2, рама 210 устройства для выпуска жидкости варианта осуществления предоставлена с устройством 211 подачи носителя для подачи носителя записи, такого как бумага, к позиции записи, и с устройством 213 передачи носителя для направления носителя записи из позиции записи к устройству 212 вывода носителя. Рама 210 также предоставлена с кареткой 216, в которой картридж 219 головки может быть установлен путем воздействия на установочный рычаг 217, и которая поддерживается подвижно для сканирования вдоль вала 215 каретки, чтобы проводить предопределенную операцию записи на носитель записи, переданный в позицию записи. Устройство для выпуска жидкости включает в себя устройство 214 извлечения головки для выполнения операции извлечения.

Контактный гибкий записывающий кабель 222 предоставлен в части зацепления каретки 216, в которой картридж 219 головки может быть установлен. Контактная часть (не показана), предоставленная в контактном гибком записывающем кабеле 222 - это электрический контакт с контактной частью 223, предоставленной в картридже 219 головки, посредством чего, например, различная информация может быть передана и получена, и электрическая энергия может быть подана к картриджу 219 головки.

Как показано на Фиг. 3(b), множество резервуаров 124 для чернил, которые хранят чернила, по отдельности удалены из картриджа 219 головки. Чернила, подающиеся из этих резервуаров 124 для чернил, выпускаются из струйной записывающей головки 232, предоставленной в картридже 219 головки, на носитель записи, чтобы выполнить операцию записи.

Первый вариант осуществления

Первый вариант осуществления струйной записывающей головки настоящего изобретения будет описан со ссылкой на Фиг. 4 и 5.

На Фиг. 4 показан частично открытый схематичный вид в перспективе струйной записывающей головки согласно первому варианту осуществления. Как показано на Фиг. 4, головка 232 включает подложку струйной записывающей головки (в дальнейшем также называемую подложка головки) 107, предоставленную с нагревателями 101, используемыми в качестве элементов, которые вырабатывают энергию для выпускания чернил. Головка 232 также включает в себя элемент 105, сформированный из смолы и предоставленный на подложке 107 головки. Выпускающие жидкость порты 106 предоставлены на позициях напротив нагревателей 101. Элемент 105, сформированный из смолы, включает стенки 130a жидкостных камер 130, сообщающихся с выпускными портами 106, и стенки 131a проточных каналов 131 для соединения подающих чернила портов 102 и жидкостных камер 130. Элемент 105 присоединен к подложке 107 головки с помощью стенок внутри, таким образом, формируя жидкостные камеры 130 и проточные каналы 131.

Подложка 107 головки предоставлена с массивом портов подачи, в котором расположено множество портов 102 подачи чернил, пронизывающих подложку 107 головки, и массивом нагревателей (массивом элементов), в котором расположено множество нагревателей 101. Порты 102 подачи чернил предоставлены в зонах между соседними нагревателями (между элементами). Эти порты 102 подачи чернил могут быть точно расположены на желаемых позициях на подложке 107 головки, например, путем травления подложки 107 головки способом сухого травления.

Жидкостные камеры 130, которые временно хранят чернила, предоставлены в соответствии с нагревателями 101 и сообщаются с двумя проточными каналами 131, которые по существу симметричны по отношению к нагревателям 101. В проточных каналах 131 между жидкостными камерами 130 и портами 102 подачи чернил столбчатые фильтры 104 могут быть предоставлены, чтобы предотвратить пыль или тому подобное, что смешивается с чернилами, подающимися из резервуаров для чернил, от отправки в выпускные порты 106.

На Фиг. 5(a) показан схематичный вид, иллюстрирующий часть верхней поверхности подложки 107 головки, и схематически иллюстрирует нагреватели 101 и линии.

Подложка 107 головки предоставлена с первыми отдельными линиями 103 и вторыми отдельными линиями 113, подключенными к нагревателям 101, первой общей линией 110 и второй общей линией 129. Массив 70 элементов предоставлен в зоне между первой общей линией 110 и второй общей линией 129. Элементы подключены к первой общей линии 110 соответствующими первыми отдельными линиями 103, предоставленными в зоне, предоставленной между массивом 70 элементов и первой общей линией 110. Элементы также подключены ко второй общей линии 129 соответствующими вторыми отдельными линиями 113, предоставленными в зоне между массивом 70 элементов и второй общей линией. Применяя разность потенциалов между первой общей линией 110 и второй общей линией 129 (общая линия GNDH), ток течет к нагревателям 101 через первые отдельные линии 103 и вторые отдельные линии 113. В этом случае вторая общая линия 129 имеет потенциал, меньший, чем потенциал первой общей линии 110, и используется как линия заземления. Дополнительно, вторые отдельные линии 113 подключены ко второй общей линии 129 через МОП-транзисторы, используемые как элементы управления для управления приведением в действие нагревателей 101. Каждый МОП-транзистор включает электрод затвора, электрод истока и электрод стока. Зона, включающая эти электроды, показана как МОП-транзистор 109.

Первые отдельные линии 103 и вторые отдельные линии 113, подключенные к обеим сторонам нагревателей 101, тянутся в направлении, по существу ортогональном направлению размещения нагревателей 101 (направление, по существу ортогональное массиву 70 элементов). Кроме того, первые отдельные линии 103 и вторые отдельные линии 113 скомпонованы так, чтобы быть симметричными относительно массива элементов. Вторые отдельные линии 113 не загнуты назад по направлению к первым отдельным линиям 103, чтобы быть параллельными первым отдельным линиям, но предоставлены на стороне массива элементов напротив первых отдельных линий 103, как показано на чертеже. Соответственно, в зонах между портами 102 подачи чернил и нагревателями 101 не предоставлено линий, и, следовательно, интервалы между нагревателями 101 могут быть уменьшены на величину, соответствующую зонам, так что нагреватели 101 могут быть скомпонованы с высокой плотностью.

Каждый из МОП-транзисторов 109 определяет, приводить или не приводить в действие соответствующий нагреватель 101 на основе входного сигнала с логической линии (не показана) на вывод управляющего электрода (не показан). В зонах, где предоставлены такие логические линии, зоны вторых общих линий 129 частично предоставлены на поверхности подложки 107 головки, на которой предоставлены нагреватели 101. Поскольку такие логические линии, используемые для управления приведением в действие, не предоставлены в зонах, где предоставлены порты 102 подачи чернил и нагреватели 101, нагреватели 101 могут быть скомпонованы с высокой плотностью.

На Фиг. 5(b) показан вид сверху головки, который схематично иллюстрирует структуры проточных каналов 131, жидкостных камер 130 и т.д. Чернила текут через порт 102 подачи чернил от поверхности подложки 107 головки напротив поверхности, на которой предоставлены нагреватели 101, и отправляются к проточному каналу 131 через фильтры 104. Чернила далее подаются из канала 131 в жидкостную камеру 130, сообщающуюся с нагревателем 101, предоставленным на подложке. Когда нагреватель 101 нагрет, чернила в жидкостной камере 130, сообщающейся с нагревателем 101, вызывают пленочное кипение и вспениваются, и выпускаются из выпускных портов 106 под давлением вспенивания. Два порта 102 подачи чернил предоставлены по обе стороны нагревателя 101, и чернила подаются в жидкостную камеру 130 двумя проточными каналами 131. Таким образом, даже когда операция выпуска осуществляется с большой скоростью, чернила плавно пополняются, и надежная операция записи может быть выполнена на большой скорости без формирования нечеткой части.

Кроме того, Фиг. 6(a) - это поперечное сечение вдоль линии A-A' на Фиг. 5(b), и Фиг. 6(b) - это поперечное сечение вдоль B-B' на Фиг. 5(b). Ссылаясь на оба поперечных сечения, каналы жидкости от портов подачи чернил к выпускному порту по существу симметричны относительно нагревателя 101, и элементы, подключенные к нагревателю 101, и связанные слои симметрично расположены. Теплоаккумулирующий слой 118, сформированный из Si02 или подобного, обеспечен на кремниевой основе 80. Дополнительно, нагревательный слой 128, сформированный из материала с высоким сопротивлением, такого как TaSiN, обеспечен на теплоаккумулирующем слое 118. На нагревательном слое 128 обеспечены первая отдельная линия 103 и вторая отдельная линия 113, сформированные из проводящего материала, такого как Al. Часть нагревательного слоя 128 в зоне между первой отдельной линией 103 и второй отдельной линией 113 используется как нагреватель 101. На нагревательном слое 128 обеспечена первая отдельная линия 103 и вторая отдельная линия 113, защитный слой 108, используемый для защиты от коррозии из-за чернил. Дополнительно на защитной пленке элемент 105, сформированный из смолы, предоставлен, чтобы формировать стенку 130a жидкостной камеры 130, сообщающейся с выпускным портом 106 и стенкой 131a проточного канала 131, сообщающегося с выпускным портом 106. Смоляной элемент 105 находится в контакте с подложкой головки для выпуска жидкости со стенками внутри, таким образом, формируя проточный канал.

Смоляной элемент 105, который формирует выпускные порты 106 и стенки 131a проточных каналов 131, сформирован, например, из укрепленного материала из эпоксидной смолы, и сформирован путем нанесения эпоксидной смолы или тому подобного по всей его поверхности и с использованием фотолитографии после того, как линии сформированы. Когда материалы для формирования компонентов головки сложены на подложке 107 головки, различия в высоте из-за линий, существующих на поверхности подложки, оказывают влияние на формы выпускных портов и стенок 131a проточных каналов 131. Однако, поскольку первые отдельные линии 103 и вторые отдельные линии 113 около нагревателей 101 по существу симметричны по отношению к нагревателю, различия в высоте на поверхности подложки симметричны по отношению к нагревателям.

Следовательно, даже если формы материалов, сложенных на подложке 107 головки, подвержены влиянию различий в высоте на поверхности подложки 107 головки, влияния симметричны по отношению к нагревателям 101. Влияния также по существу симметричны по отношению к выпускным портам 106, противостоящим нагревателям 101. Поэтому симметрия структурных элементов вокруг выпускных портов редко ослабляется различиями в высоте на поверхности подложки 107 головки. Это может сделать направление выпуска чернил из выпускных портов прямым направлением (перпендикулярным поверхности подложки 107 головки). Следовательно, точность позиции попадания чернил увеличена, и головка, способная выполнять надежную записывающую операцию, может быть предоставлена.

Второй вариант осуществления

Второй вариант осуществления будет описан со ссылкой на Фиг. 7. Этот вариант осуществления отличается от первого варианта осуществления формами выпускных портов 106 и портов подачи чернил 102.

На Фиг. 7 показан частично открытый схематичный вид в перспективе, иллюстрирующий структуру струйной записывающей головки согласно второму варианту осуществления. Фиг.8(a) и Фиг. 8(b) - это схематические поперечные сечения головки, соответственно вдоль линий C-C' на Фиг. 7 и D-D' на Фиг. 7 и перпендикулярно поверхности подложки 107 головки.

Согласно Фиг. 7 и 8, подложка 107 головки предоставлена с массивом портов подачи, в котором множество портов 102 подачи чернил, пронизывающих подложку 107 головки, скомпонованы, и массивом нагревателей (массивом элементов), в котором множество нагревателей 101 скомпоновано способом, подобным, принятому в первом варианте осуществления. Порты 102 подачи чернил предоставлены в зонах между соседними нагревателями (между элементами).

Порты 102 подачи чернил сформированы углублением 201 подложки 107 головки, предоставленным на поверхности подложки 107 головки напротив поверхности, на которой предоставлены нагреватели 101, и множеством сквозных частей 202, пронизывающих внутреннюю часть углубления 201 и поверхность подложки 107 головки. Чернила текут через углубление и сквозные части и подаются из проточных каналов в жидкостную камеру 130, сообщающуюся с нагревателем 101, предоставленным на подложке.

В то время как порты 102 подачи чернил первого варианта осуществления сформированы с использованием метода сухого травления, порты 102 подачи чернил этого варианта осуществления сформированы с использованием метода сухого травления и метода влажного травления. Сначала резистивная маска, имеющая отверстие на позиции, где должно быть сформировано углубление, формируется на поверхности (задней поверхности) подложки 107 головки напротив поверхности, на которой предоставлены нагреватели 101. После этого подложка 107 головки подвергается кристаллическому анизотропному травлению с использованием высокощелочного травильного раствора, например, с TMAH или KOH в качестве травителя, посредством чего формируется углубление 201. Поскольку скорость травления кремния низкая на поверхности установки (111) кристалла, когда травление выполняется с использованием сильной щелочи, травление приводит к появлению наклонной поверхности с углом примерно 54,7 градусов к другой поверхности подложки 107 головки. Поскольку метод влажного травления может одновременно обрабатывать множество подложек, время, затрачиваемое на производство, может быть сокращено. После этого формируется резистивная маска, имеющая отверстия, соответствующие расположениям сквозных частей 202, и множество сквозных частей 202 может быть сформировано методом сухого травления с высокой точностью и с высокой плотностью.

Когда толстая кремниевая основа 80 используется, чтобы облегчить обработку подложки в ходе производства, если порты 102 подачи чернил формируются только методом сухого травления, чтобы поддерживать практическую точность, затрачивается много времени, и это снижает производительность обработки. Однако когда метод влажного травления и метод сухого травления используются вместе, как в этом варианте осуществления, возможно, достичь как работы с высокой точностью, так и работы с высокой скоростью.

Третий вариант осуществления

Вариант осуществления головки 232 настоящего изобретения будет описан со ссылкой на Фиг. 9 и 10.

На Фиг. 9 показан частично открытый схематичный вид в перспективе, иллюстрирующий струйную записывающую головку согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения. Фиг. 10(a) - схематичный вид, иллюстрирующий часть верхней поверхности подложки 107 головки, показанной на Фиг. 9, и иллюстрирующий отдельные линии и общие линии, подключенные к нагревателям 101. Фиг. 10(b) - вид сверху головки, показанной на Фиг. 9, схематично иллюстрирующий структуры проточных каналов 131, жидкостных камер 130 и т.д. в головке.

В то время как порты 102 подачи чернил и нагреватели 101 скомпонованы попеременно по существу на прямой линии в первом варианте осуществления, массивы портов подачи портов 102 подачи чернил предоставлены между соседними отдельными линиями в этом варианте осуществления. Другие структуры подобны принятым в первом варианте осуществления.

Каждая предоставленная жидкостная камера 130, соответствующая нагревателю 101, с тем чтобы временно хранить чернила, сообщается с двумя проточными каналами 131, предоставленными по существу симметрично по отношению к нагревателю 101. В проточных каналах 131 между жидкостной камерой 130 и портами 102 подачи чернил, соответствующими нагревателю 101, столбчатые фильтры 104 могут быть предоставлены, чтобы предотвратить пыль, которая проникает во время подачи из резервуара для чернил, от отправки в выпускной порт 106.

Подложка 107 головки предоставлена с первыми отдельными линиями и второй отдельной линией, подключенной к нагревателям 101, первой общей линией 110, и второй общей линией 129. Массив 70 элементов предоставлен в зоне между первой общей линией 110 и второй общей линией 129. Элементы подключены к первой общей линии 110 первыми отдельными линиями 103, предоставленными в зоне, предоставленной между массивом 70 элементов и первой общей линией 110. Элементы также подключены ко второй общей линии 129 вторыми отдельными линиями 113, предоставленными в зоне между массивом 70 элементов и второй общей линией. Применяя разность потенциалов между первой общей линией 110 и второй общей линией 129 (линии GNDH), ток течет к нагревателям 101 через первые отдельные линии 103 и вторые отдельные линии 113. В этом случае вторая общая линия 129 имеет потенциал, меньший, чем потенциал первой общей линии, и она используется как линия заземления. Кроме того, вторые отдельные линии 113 подключены ко второй общей линии 129 через МОП-транзисторы, служащие в качестве элементов управления для управления приведением в действие нагревателей 101.

Первые отдельные линии 103 и вторые отдельные линии 113 по существу симметричны по отношению к нагревателям 101 в направлении, по существу ортогональном направлению размещения нагревателей 101. Таким образом, вторые отдельные линии 113 не загнуты назад по направлению к первым отдельным линиям 103, чтобы быть параллельными первым отдельным линиям, но предоставлены на стороне массива 70 элементов напротив первых отдельных линий 103.

Со ссылкой на Фиг. 9 и 10(a), подложка 107 головки предоставлена с двумя параллельными массивами портов подачи, в каждом из которых расположено множество портов 102 подачи чернил, пронизывающих подложку, и массив нагревателей, в котором расположено множество нагревателей 101, предоставлен между массивами портов подачи. Порты 102 подачи чернил предоставлены в зонах между соседними первыми отдельными линиями и в зонах между соседними вторыми отдельными линиями.

Поскольку линии не предоставлены в зонах между соседними нагревателями 101, как описано выше, интервалы между нагревателями 101 могут быть уменьшены на величину, соответствующую зонам, и это позволяет нагревателям 101 быть скомпонованными с высокой плотностью.

Каждый из МОП-транзисторов 109 определяет, приводить или не приводить в действие соответствующий нагреватель 101 на основе входного сигнала с логической линии (не показана) на вывод управляющего электрода (не показан). В зонах, где предоставлены такие логические линии, зоны вторых общих линий 129 частично предоставлены на поверхности подложки 107 головки, на которой предоставлены нагреватели 101. Поскольку такие логические линии, используемые для управления приведением в действие, не предоставлены в зонах, где предоставлены порты 102 подачи чернил и нагреватели 101, нагреватели 101 могут быть скомпонованы с высокой плотностью.

Фиг. 10(b) иллюстрирует структуры проточных каналов 131 и жидкостных камер 130 в головке, и порты 102 подачи чернил предоставлены вокруг четырех сторон каждого нагревателя 101. Стенки 131a проточных каналов 131 предоставлены между соседними нагревателями 101, и проточные каналы 131 предоставлены в направлении, по существу ортогональном направлению размещения нагревателей 101. Фильтры 104 предоставлены между портами 102 подачи чернил и нагревателями.

Чернила подаются с задней поверхности подложки 107 головки через порты 102 подачи чернил, пронизывающие подложку 107 головки. Кроме того, чернила текут через фильтры 104 и подаются из двух проточных каналов 131, которые симметрично подключены к нагревателю 101, в жидкостную камеру 130, сообщающуюся с нагревателем 101. Чернила, подающиеся в жидкостную камеру 130, сообщающуюся с нагревателем 101, вызывают пленочное кипение и вспениваются посредством нагревания нагревателя 101, и выпускаются из выпускных портов 106 под давлением вспенивания.

Таким образом, подача чернил через два симметричных проточных канала 131, даже когда операция выпуска осуществляется с большой скоростью, чернила плавно пополняются, и очень надежная операция записи может быть выполнена на большой скорости без формирования нечеткой части.

В этом варианте осуществления симметричные формы по отношению к центральным позициям нагревателей 101 приняты по аналогии со способом, принятым в первом варианте осуществления. Путем помещения нагревателей 101 в центры, направление выпускания чернил может быть сделано прямым (перпендикулярным поверхности подложки 107 головки). Это увеличивает точность позиций попадания чернил и может предоставить головку, которая может выполнять очень надежную операцию записи.

В этом варианте осуществления порты 102 подачи чернил также могут быть сформированы методом влажного травления и методом сухого травления, принятым во втором варианте осуществления.

Четвертый вариант осуществления

Фиг. 11 иллюстрирует структуры линий электроснабжения и МОП-транзисторов 109 четвертого варианта осуществления, к которым подключены нагреватели 101, описанные со ссылкой на Фиг. 10(a). В этом варианте осуществления нагреватели формируют массив элементов 70 таким способом, что нагреватели 101a (первые элементы) и нагреватели 101b (вторые элементы) чередуясь скомпонованы в линию.

Первые отдельные линии 103a и вторые отдельные линии 113a подключены к нагревателям 101a (первые элементы). Первая общая линия 110a и вторая общая линия 129a (общая линия GNDH) скомпонованы с массивом 70 элементов, размещенным между ними. Нагреватели 101a и первая общая линия 110a подключены первыми отдельными линиями 103a, предоставленными в зоне между массивом элементов и первой общей линией 110a. Нагреватели 101a и вторая общая линия 129a подключены вторыми отдельными линиями 113a, предоставленными в зоне между массивом элементов и вторыми отдельными линиями 113a. Применяя разность потенциалов между первой общей линией 110a и второй общей линией 129a (общая линия GNDH), ток течет к нагревателям 101a через первые отдельные линии 103a и вторые отдельные линии 113a. В этом случае вторая общая линия 129a имеет потенциал, меньший, чем потенциал первой общей линии 110a, и она используется как линия заземления. Кроме того, вторые отдельные линии 113a подключены ко второй общей линии 129a МОП-транзисторами 109a (первые элементы управления), служащими в качестве элементов управления для управления приведением в действие нагревателей 101a.

В противоположность, третьи отдельные линии 103b и четвертые отдельные линии 113b подключены к нагревателям 101b, соседним с нагревателями 101a. Третья общая линия 110b и четвертая общая линия 129b (общая линия GNDH) скомпонованы с массивом 70 элементов, размещенным между ними. Нагреватели 101b и третья общая линия 110b подключены третьими отдельными линиями 103b, предоставленными в зоне между массивом элементов и третьей общей линией 110b. Нагреватели 101b и четвертая общая линия 129b подключены четвертыми отдельными линиями 113b, предоставленными в зоне между массивом элементов и четвертой общей линией. Применяя разность потенциалов между третьей общей линией 110b и четвертой общей линией 129b, ток течет к нагревателям 101a через третьи отдельные линии 103b и четвертые отдельные линии 113b. В этом случае четвертая общая линия 129a имеет потенциал, меньший, чем потенциал третьей общей линии 110a, и используется как линия заземления. Кроме того, четвертые отдельные линии 113b подключены к четвертой общей линии 129b МОП-транзисторами 109b (вторые элементы управления), служащими в качестве элементов управления для управления приведением в действие нагревателей 101b.

Зона на стороне (одна сторона) нагревателей 101a, где предоставлены первые отдельные линии 103a, определена как первая зона 150, и сторона (другая сторона), где предоставлены вторые отдельные линии 113a, обозначена номером ссылки 151. В этом случае третьи отдельные линии 103b, подключенные к нагревателям 101b, расположены во второй зоне 151. Четвертые отдельные линии 113b, подключенные к нагревателям 101b, расположены в первой зоне 150.

МОП-транзисторы 109b (вторые элементы управления) и первая общая линия 110a могут быть предоставлены в первой зоне 150, и МОП-транзисторы 109a (первые элементы управления) и третья общая линия 110b могут быть предоставлены во второй зоне 151. В этом варианте осуществления вторые отдельные линии 113, подключенные к соседним элементам, чередуясь расположены в первой зоне 150 и второй зоне 151. В этом случае зоны МОП-транзисторов могут быть скомпонованы на большей ширине в направлении вдоль массива элементов (X-направление на Фиг. 11), чем в третьем варианте осуществления. Когда площадь зон МОП-транзисторов не меняется, ширина зон МОП-транзисторов в Y-направлении (направлении, ортогональном массиву элементов) может быть уменьшена вместо увеличения ширины в X-направлении. Это также может уменьшить ширину подложки 107 головки в направлении, ортогональном массиву элементов.

Кроме того, первая общая линия 110a может быть предоставлена на верхней стороне зон МОП-транзисторов 109b в направлении, перпендикулярном поверхности подложки, таким образом, что изолирующий слой для электрической изоляции предоставлен между ними. Первая общая линия 110b может также быть предоставлена на верхней стороне зон МОП-транзисторов 109a в направлении, перпендикулярном поверхности подложки, таким образом, что изолирующий слой для электрической изоляции предоставлен между ними. В этом случае суммарная ширина вторых общих линий, которые необходимо предоставить на стороне первой зоны 150 и стороне второй зоны 151, равна ширине второй общей линии 129, необходимой в структуре третьего варианта осуществления. Следовательно, площадь подложки, необходимая для вторых общих линий 129, не отличается от площади в третьем варианте осуществления.

Подложка 107 головки предоставлена с двумя параллельными массивами портов подачи, в каждом из которых расположено множество портов 102 подачи чернил, пронизывающих подложку, и массив 70 нагревателей, в котором расположено множество нагревателей 101, предоставлен между массивами портов подачи. Порты 102 подачи чернил предоставлены в зонах между первыми отдельными линиями и вторым отдельными линиями, расположенными рядом друг с другом.

Поочередно размещая элементы в структуре первого варианта осуществления, подобно этому варианту осуществления, возможно, уменьшить площадь подложки и уменьшить стоимость производства.

Каждый МОП-транзистор 109a и каждый МОП-транзистор 109b определяет, согласно входному сигналу с логической линии (не показана) на вывод управляющего электрода (не показан), приводить или не приводить в действие соответствующие им нагреватель 101a и нагреватель 101b. В зонах, где обеспечены такие логические линии, предоставлены, по меньшей мере, части зоны второй общей линии 129a и зоны четвертой общей линии 129. Поскольку эти логические линии, используемые для управления приведением в действие, таким образом, не обеспечены в зонах, где предоставлены порты 102 подачи чернил, нагреватели 101a и нагреватели 101b, нагреватели 101a и нагреватели 101b могут быть скомпонованы с высокой плотностью.

Порты 102 подачи чернил могут быть сформированы с использованием метода влажного травления и метода сухого травления, подобно второму варианту осуществления. Кроме того, порты 102 подачи чернил могут быть предоставлены в зонах между первыми элементами 101a и вторыми элементами 101b, расположенными рядом друг с другом, как в первом варианте осуществления, вместо того, чтобы быть предоставленными в зонах между первыми отдельными линиями и четвертыми отдельными линиями, расположенными рядом друг с другом, и в зонах между вторыми отдельными линиями и третьими отдельными линиями, расположенными рядом друг с другом.

Пятый вариант осуществления

Далее будет приведен пример, в котором нагреватели скомпонованы более плотно, чем в третьем варианте осуществления.

Фиг. 12(a) схематично иллюстрирует расположение отдельных линий верхней поверхности подложки 107 головки этого варианта осуществления. Фиг. 12(b) - вид сверху головки, схематично иллюстрирующий структуры проточных каналов 131, жидкостных камер 130 и т.д. Хотя первая общая линия, вторая общая линия и МОП-транзисторы не показаны на Фиг. 12, они могут быть обеспечены способом, подобным тем, которые были приняты в вариантах осуществления с первого по четвертый.

Как показано на Фиг. 12(a), предоставлены два массива нагревателей, то есть, первый массив нагревателей (первый массив элементов) 70a и второй массив нагревателей (второй массив элементов) 70b. В направлении (X-направлении) вдоль массивов нагревателей каждый первый нагреватель (первый элемент) 101c, принадлежащий первому массиву 70a нагревателей, предоставлен между вторым нагревателем (второй элемент) 101d и третьим нагревателем (третий элемент) 101e, принадлежащим второму массиву нагревателей, ближайшему к нагревателю. То есть, первые нагреватели 101c и вторые нагреватели 101d расположены со смещением друг относительно друга на 1/2 шага в направлении вдоль массивов нагревателей, тем самым достигая высокой плотности нагревателей. Кроме того, жидкостные камеры 130, предоставленные в соответствии с нагревателями 101, чтобы временно хранить чернила, сообщаются с двумя проточными каналами 131, которые по существу симметричны по отношению к нагревателям 101.

В дополнение, три массива 40a, 40b и 40c портов подачи, в каждом из которых размещено множество портов 102 подачи чернил, обеспечены параллельно и по обе стороны от массива 70a нагревателей. Порты 102 подачи чернил в одном массиве портов подачи расположены на интервалах, равных интервалам между соседними нагревателями в массиве нагревателей. Как показано на Фиг. 12, массивы портов подачи, предоставленные на обеих сторонах первого массива 70a нагревателей, - это первый массив 40a портов подачи и второй массив 40b портов подачи, и массивы портов подачи на обеих сторонах второго массива нагревателей - это второй массив 40b портов подачи и третий массив 40c подачи. Чернила могут устойчиво подаваться из множества портов 102 подачи чернил, которые таким образом предоставлены в двух массивах 40a и 40b портов подачи, к жидкостным камерам 130 через два проточных канала 131, и чернила могут плавно пополняться, даже если операция выпуска осуществляется с большой скоростью. Это делает возможной надежную операцию записи, не вызывая появления нечеткой части из-за отказа выпуска.

В этом варианте осуществления две отдельные линии предоставлены между соседними портами 102 подачи чернил в одном и том же массиве портов подачи, и одна отдельная линия предоставлена между соседними нагревателями 101 в одном и том же массиве нагревателей. Отдельные линии 113 на стороне земли не загнуты назад по направлению к отдельным линиям 103 на стороне электроснабжения. Отдельные линии 113 на стороне земли и отдельные линии 103 на стороне электроснабжения, которые подключены к одним и тем же нагревателям 101, не параллельны друг другу в зонах между соседними портами 102 подачи чернил и в зонах между соседними нагревателями 101.

Отдельные линии между соседними чернилами предоставлены на таких позициях, что их формы поперечного сечения симметричны. По этой причине, когда выпускные порты формируются путем нанесения эпоксидной смолы или тому подобного на смоляной элемент 109, они по существу симметричны по отношению к нагревателям. Даже когда формы материалов, сложенных на подложке 107 головки, подвержены влияниям различий в высоте на поверхности подложки 107 головки, влияния симметричны по отношению к нагревателям 101 и также по существу симметричны по отношению к выпускным портам 106, которые предоставлены на позициях напротив нагревателей 101. Следовательно, симметрия окружающих структурных элементов по отношению к выпускным портам редко уменьшается из-за различий в высоте на поверхности подложки 107 головки, и направление выпускания чернил из выпускных портов может быть сделано прямым (перпендикулярным поверхности подложки 107 головки). Таким образом, точность позиций попадания чернил увеличивается, и может быть предоставлена головка, которая может выполнять очень надежную операцию записи.

В то время как два массива нагревателей предоставлены в этом варианте осуществления, настоящее изобретение также включает случай, когда предоставлено множество, то есть два или более массива нагревателей. Кроме того, порты 102 подачи чернил могут быть сформированы с использованием метода влажного травления и метода сухого травления по аналогии со способом, принятым во втором варианте осуществления.

Настоящее изобретение, кроме того, включает в себя случай, в котором множество групп, каждая из которых включает в себя множество нагревателей и множество отдельных линий и множество соответствующих им общих линий и которые приняты в упомянутых вариантах осуществления, расположены в направлении, в котором расположены нагреватели.

СПИСОК СИМВОЛОВ ССЫЛОК

101 элемент

102 порт подачи чернил

103 первая отдельная линия

105 элемент, сформированный из смолы

113 вторая отдельная линия

106 выпускной порт

130 жидкостная камера

131 проточный канал

Изобретение относится к подложке головки для выпуска жидкости, включающей в себя множество портов подачи чернил, а также линии на подложке между соседними элементами, вырабатывающими энергию. Подложка головки для выпуска жидкости включает в себя массив элементов, в котором расположено множество элементов, обеспечивающих вырабатывание энергии для выпуска жидкости, первую общую линию, вторую общую линию, первые отдельные линии, сконфигурированные для соединения элементов и первой общей линии, и вторые отдельные линии, сконфигурированные для соединения элементов и второй общей линии. Массив элементов обеспечен между первой общей линией и второй общей линией, первые отдельные линии обеспечены в зоне между массивом элементов и первой общей линией, и вторые отдельные линии обеспечены в зоне между массивом элементов и второй общей линией. На поверхности массив элементов обеспечен в зоне между первой общей линией и второй общей линией, множество первых отдельных линий обеспечено в зоне между массивом элементов и первой общей линией, и множество вторых отдельных линий обеспечено в зоне между массивом элементов и второй общей линией. Множество портов подачи жидкости обеспечено, по меньшей мере, в одном из множества зон между соседними элементами, множества зон между соседними первыми отдельными линиями и множества зон между соседними вторыми отдельными линиями. Технический результат - повышение плотности компоновки элементов, вырабатывающих энергию. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 12 ил.

1. Подложка головки для выпуска жидкости, содержащая: массив элементов, в котором расположено множество элементов, сконфигурированных для вырабатывания энергии для выпуска жидкости; множество первых отдельных линий, соответственно подключенных к множеству элементов; первую общую линию, как правило, подключенную к множеству первых отдельных линий; множество вторых отдельных линий, соответственно подключенных к множеству элементов; вторую общую линию, как правило, подключенную к множеству вторых отдельных линий; и поверхность, на которой обеспечены массив элементов, множество первых отдельных линий, первая общая линия, множество вторых отдельных линий и вторая общая линия, причем ток течет к элементам через первые отдельные линии и вторые отдельные линии посредством разности потенциалов между первой общей линией и второй общей линией, так что элементы вырабатывают энергию,
при этом на поверхности массив элементов обеспечен в зоне между первой общей линией и второй общей линией, множество первых отдельных линий обеспечено в зоне между массивом элементов и первой общей линией и множество вторых отдельных линий обеспечено в зоне между массивом элементов и второй общей линией, и
при этом множество портов подачи, сконфигурированных для подачи жидкости к множеству элементов, соответственно обеспечено, по меньшей мере, в одном из множества зон между соседними элементами, множества зон между соседними первыми отдельными линиями и множества зон между соседними вторыми отдельными линиями.

2. Подложка головки для выпуска жидкости по п.1, в которой вторые отдельные линии подключены ко второй общей линии через элемент управления, сконфигурированный, чтобы управлять приведением в действие элементов.

3. Подложка головки для выпуска жидкости по п.1, в которой множество портов подачи пронизывают поверхность и углубление, обеспеченное на поверхности, противоположной поверхности.

4. Подложка головки для выпуска жидкости по п.1, в которой первые отдельные линии и вторые отдельные линии расположены симметрично по отношению к элементам.

5. Подложка головки для выпуска жидкости, содержащая: множество первых элементов, сконфигурированных для вырабатывания энергии для выпуска жидкости; множество первых отдельных линий, соответственно подключенных к множеству первых элементов; первую общую линию, как правило, подключенную к множеству первых отдельных линий; множество вторых отдельных линий, соответственно подключенных к множеству первых элементов; вторую общую линию, как правило, подключенную к множеству вторых отдельных линий; множество вторых элементов, сконфигурированных для вырабатывания энергии для выпуска жидкости; множество третьих отдельных линий, соответственно подключенных к множеству вторых элементов; третью общую линию, как правило, подключенную к множеству третьих отдельных линий; множество четвертых отдельных линий, соответственно подключенных к множеству вторых элементов; четвертую общую линию, как правило, подключенную к множеству четвертых отдельных линий; и поверхность, на которой обеспечены множество первых элементов, множество первых отдельных линий, первая общая линия, множество вторых отдельных линий, вторая общая линия, множество вторых элементов, множество третьих отдельных линий, третья общая линия, множество четвертых отдельных линий и четвертая общая линия,
при этом ток течет к первым элементам через первые отдельные линии и вторые отдельные линии посредством разности потенциалов между первой общей линией и второй общей линией, так что первые элементы вырабатывают энергию,
при этом ток течет ко вторым элементам через третьи отдельные линии и четвертые отдельные линии посредством разности потенциалов между третьей общей линией и четвертой общей линией, так что вторые элементы вырабатывают энергию,
при этом на поверхности множество первых элементов и множество вторых элементов скомпонованы, чтобы формировать массив элементов, первая общая линия и четвертая общая линия обеспечены на одной стороне массива элементов, вторая общая линия и третья общая линия обеспечены на другой стороне массива элементов, множество первых отдельных линий и множество четвертых отдельных линий обеспечены в зоне между массивом элементов и первой общей линией и четвертой общей линией и множество вторых отдельных линий и множество третьих отдельных линий обеспечены в зоне между массивом элементов и второй общей линией и третьей общей линией, и
при этом множество портов подачи, сконфигурированных для подачи жидкости к множеству первых элементов и множеству вторых элементов, соответственно обеспечено по меньшей мере в одном из множества зон между первыми элементами и вторыми отдельными линиями, которые расположены рядом друг с другом, множества зон между первыми отдельными линиями и четвертыми отдельными линиями, которые расположены рядом друг с другом, и множества зон между вторыми отдельными линиями и третьими отдельными линиями, которые расположены рядом друг с другом.

6. Подложка головки для выпуска жидкости по п.5, в которой массив элементов обеспечен таким образом, что первые элементы и вторые элементы скомпонованы попеременно.

7. Подложка головки для выпуска жидкости по п.5, в которой вторые отдельные линии подключены ко второй общей линии через первый элемент управления, сконфигурированный, чтобы управлять приведением в действие первого элемента, и четвертые отдельные линии подключены к четвертой общей линии через второй элемент управления, сконфигурированный, чтобы управлять приведением в действие второго элемента.

8. Подложка головки для выпуска жидкости по п.7, в которой на поверхности третья общая линия обеспечена на верхней стороне первого элемента управления и четвертая общая линия обеспечена на верхней стороне второго элемента управления.

9. Головка для выпуска жидкости, содержащая:
подложку головки для выпуска жидкости по любому из пп.1-8 и элемент, имеющий стенку проточного канала, сообщающегося с выпускным портом, из которого выпускается жидкость, причем элемент находится в контакте с подложкой головки для выпуска жидкости со стенкой внутри, чтобы формировать проточный канал.